传感器网络
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低功耗传感器集 成技术
传感器微型化和 网络化
传
传
L 感
感
器
器
节
节
点
点
无线传感器网络
简称传感器网络
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.1传感器网络的产生与发展
（1）传感器网络
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
（2）传感器20网.1传络感的器构网络成的产生与发展
传感器网络构成示意图
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（4）电源管理技术 ❖ 能源是传感器网络正常工作的最重要技术，如何有
效节约能源是网络化微型传感器必须考虑的关键技 术。 ❖ 节点按功耗分，工作模式分为：睡眠模式、空闲模 式、接收模式、发送模式。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.1传感器网络的产生与发展
（2）传感器网络的构成 ❖ 基站：连结传感器网络与外部世界是枢纽，信息
中转站
❖ 传感器节点：完成特定的检测和分析任务
❖ 通信系统：将传感器网络通信基站与传感器网络任 务管理的最终用户连接起来
❖ 任务管理端：最终用户实现对传感器网络的控制和 管理的设备和系统。化学工业出版社
身的位置，任意节点都有可能随时关机与开机，使 得网络结构处于动态变化的过程，要求网络具备自 组织能力。
❖ 传感器节点除了必须具有报文转发能力外，还要具 备理由器的功能，负责维护网络的拓扑结构和路由 信息以完成报文的转发。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（1）自组织网络体系结构 ❖ 平面结构
所有节点在网络中的 地位平等，为传送数 据彼此会自动形成相 互连通的网络，并通 过某些节点与传感器 网络外界进行通信。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（1）动物习性监测
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（1）动物习性监测
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（2）智能交通系统 ❖ 智能交通系统就是将先进的自动检测技术、数据通
20.3 传感器网络的关键技术
（5）微型化技术 ❖ 现阶段传感器网络节点的微型化技术主要集中在硬
件电路的设计上 ❖ 随着微机电加工（MEMS）技术的日趋成熟，在不
久的将来，传感器网络节点的体积将会越来越小。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（6）检测与数据融合技术 ❖ 传感器网络中传感器功能单一，只具备检测一个简
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.1传感器网络的产生与发展
（3）传感器网络的发展
❖ 传感器网络最初主要应用与军事领域，但是随着技 术的发展，传感器节点的成本越来越低，而功能日 益强大，使得以前造价昂贵的传感器网络已经能够 进入民用领域。
❖ 传感器网络在民用领域的应用：生态环境监测、基 础设施安全、先进制造、物流管理、医疗健康、工 业传感、智能交通控制和智能能源等。
讯技术、自动控制技术以及智能信息处理与决策等 有效融合起来，运用于整个交通系统而建立起一种 在大范围内，全方位发挥作用的实时、准确、高效 的运输综合职能管理系统。
❖ 传感器网络的出现和产生，将在一定程度上促进智 能交通系统的发展。
❖ 将传感器网络技术应用到停车场管理系统中。是目 化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
Contents
20.1 传感器网络的产生与发展 20.2 传感器网络功能与特点 20.3 传感器网络关键技术 20.4 传感器网络典型应用
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
（1）传感器网20络.1传感器网络的产生与发展
微机电加工技术
自组织Biblioteka Baidu络技术
集成低功耗通讯 技术
（3）信息接入技术 ❖ 信道接入式传感器网络“智能尘埃”使用的是共享
的单信道通讯方式，所有的节点都是使用这个共享 的信道尽心通讯，因此，每个节点如何有效的接入 与使用该信道是传感器网络能否高效工作的核心技 术。
❖ 采用CSMA（Carrier Sense Multiple Access）协议
化学工业出版社
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.2 传感器网络的功能与特点
（1）传感器网络的主要功能 基本功能：
❖ 参数计算 ❖ 事件检测 ❖ 目标监测 ❖ 目标跟踪
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.2 传感器网络的功能与特点
（2）传感器网络的主要特点 ❖ 传感器节点数量巨大且密度较高 ❖ 常规运行处于低功耗状态 ❖ 具有很强的网络自组织能力 ❖ 具备信息融合的数据处理 ❖ 具有灵活的数据搜索功能 ❖ 对检测环境干扰和侵蚀小 ❖ 具备鲁棒性和容错能力
（1）自组织网络体系结构 ❖ 分级结构
网络被划分成多个族， 每个族由一个族头和 多个成员组成，族头 彼此形成高一级网络。 族头结点负责族间数 据的转发。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（2）自组织路由算法 ❖ 传感器网络铺设后，某些节点可能会不断的改变自
Duck Island、面积仅为237英亩的小岛上进行了机 传感器网络动物习性监测实验，监测内容有： ① 当承担繁殖任务的海燕因觅食而需要调整孵蛋工作 时，在24~72小时的生活周期中，他们如何使用巢 穴？ ② 在长达7个月的繁殖其中，巢穴和海绵的环境变化 如何？ ③ 海燕数控的多少对海燕生存的微环境会产生何种变
单参数的功能。
❖ 复杂和综合的参数检测需要多传感器的协作和数据 融合
❖ 利用MEMS技术，使各类传感器微型化，保证各类 检查功能的完整是实现，并使用多传感器检测和数 据融合技术，是传感器网络得以产生、发展和应用
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（1）动物习性监测 ❖ 在美国COA的主持下，于2002年在名为Great
传感器微型化和 网络化
传
传
L 感
感
器
器
节
节
点
点
无线传感器网络
简称传感器网络
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20.1传感器网络的产生与发展
（1）传感器网络
化学工业出版社
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（2）传感器20网.1传络感的器构网络成的产生与发展
传感器网络构成示意图
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（4）电源管理技术 ❖ 能源是传感器网络正常工作的最重要技术，如何有
效节约能源是网络化微型传感器必须考虑的关键技 术。 ❖ 节点按功耗分，工作模式分为：睡眠模式、空闲模 式、接收模式、发送模式。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.1传感器网络的产生与发展
（2）传感器网络的构成 ❖ 基站：连结传感器网络与外部世界是枢纽，信息
中转站
❖ 传感器节点：完成特定的检测和分析任务
❖ 通信系统：将传感器网络通信基站与传感器网络任 务管理的最终用户连接起来
❖ 任务管理端：最终用户实现对传感器网络的控制和 管理的设备和系统。化学工业出版社
身的位置，任意节点都有可能随时关机与开机，使 得网络结构处于动态变化的过程，要求网络具备自 组织能力。
❖ 传感器节点除了必须具有报文转发能力外，还要具 备理由器的功能，负责维护网络的拓扑结构和路由 信息以完成报文的转发。
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20.3 传感器网络的关键技术
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（1）自组织网络体系结构 ❖ 平面结构
所有节点在网络中的 地位平等，为传送数 据彼此会自动形成相 互连通的网络，并通 过某些节点与传感器 网络外界进行通信。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
化学工业出版社
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20.4 传感器网络的典型应用
（1）动物习性监测
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（1）动物习性监测
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（2）智能交通系统 ❖ 智能交通系统就是将先进的自动检测技术、数据通
20.3 传感器网络的关键技术
（5）微型化技术 ❖ 现阶段传感器网络节点的微型化技术主要集中在硬
件电路的设计上 ❖ 随着微机电加工（MEMS）技术的日趋成熟，在不
久的将来，传感器网络节点的体积将会越来越小。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（6）检测与数据融合技术 ❖ 传感器网络中传感器功能单一，只具备检测一个简
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.1传感器网络的产生与发展
（3）传感器网络的发展
❖ 传感器网络最初主要应用与军事领域，但是随着技 术的发展，传感器节点的成本越来越低，而功能日 益强大，使得以前造价昂贵的传感器网络已经能够 进入民用领域。
❖ 传感器网络在民用领域的应用：生态环境监测、基 础设施安全、先进制造、物流管理、医疗健康、工 业传感、智能交通控制和智能能源等。
讯技术、自动控制技术以及智能信息处理与决策等 有效融合起来，运用于整个交通系统而建立起一种 在大范围内，全方位发挥作用的实时、准确、高效 的运输综合职能管理系统。
❖ 传感器网络的出现和产生，将在一定程度上促进智 能交通系统的发展。
❖ 将传感器网络技术应用到停车场管理系统中。是目 化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
Contents
20.1 传感器网络的产生与发展 20.2 传感器网络功能与特点 20.3 传感器网络关键技术 20.4 传感器网络典型应用
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
（1）传感器网20络.1传感器网络的产生与发展
微机电加工技术
自组织Biblioteka Baidu络技术
集成低功耗通讯 技术
（3）信息接入技术 ❖ 信道接入式传感器网络“智能尘埃”使用的是共享
的单信道通讯方式，所有的节点都是使用这个共享 的信道尽心通讯，因此，每个节点如何有效的接入 与使用该信道是传感器网络能否高效工作的核心技 术。
❖ 采用CSMA（Carrier Sense Multiple Access）协议
化学工业出版社
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.2 传感器网络的功能与特点
（1）传感器网络的主要功能 基本功能：
❖ 参数计算 ❖ 事件检测 ❖ 目标监测 ❖ 目标跟踪
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20.2 传感器网络的功能与特点
（2）传感器网络的主要特点 ❖ 传感器节点数量巨大且密度较高 ❖ 常规运行处于低功耗状态 ❖ 具有很强的网络自组织能力 ❖ 具备信息融合的数据处理 ❖ 具有灵活的数据搜索功能 ❖ 对检测环境干扰和侵蚀小 ❖ 具备鲁棒性和容错能力
（1）自组织网络体系结构 ❖ 分级结构
网络被划分成多个族， 每个族由一个族头和 多个成员组成，族头 彼此形成高一级网络。 族头结点负责族间数 据的转发。
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.3 传感器网络的关键技术
（2）自组织路由算法 ❖ 传感器网络铺设后，某些节点可能会不断的改变自
Duck Island、面积仅为237英亩的小岛上进行了机 传感器网络动物习性监测实验，监测内容有： ① 当承担繁殖任务的海燕因觅食而需要调整孵蛋工作 时，在24~72小时的生活周期中，他们如何使用巢 穴？ ② 在长达7个月的繁殖其中，巢穴和海绵的环境变化 如何？ ③ 海燕数控的多少对海燕生存的微环境会产生何种变
单参数的功能。
❖ 复杂和综合的参数检测需要多传感器的协作和数据 融合
❖ 利用MEMS技术，使各类传感器微型化，保证各类 检查功能的完整是实现，并使用多传感器检测和数 据融合技术，是传感器网络得以产生、发展和应用
化学工业出版社
自动检测技术及仪表控制系统 第二版
20.4 传感器网络的典型应用
（1）动物习性监测 ❖ 在美国COA的主持下，于2002年在名为Great